[发明专利]高通二维梯形网络谐振器

说明书

相关申请的交叉引用 

本专利申请要求2005年4月15日提交的60/671,597号美国临时专利申请的优先权，其全部内容在此引用作为参考。 

关于联邦赞助研究与开发的声明 

本发明源自国家生物医学成像与生物工程研究院赞助的研究项目，批准号RO1EB02070。美国政府对本发明享有某些权利。 

技术领域

本发明涉及射频谐振器，更确切地说，涉及梯形网络射频谐振器。 

背景技术

核磁共振成像(MRI)用于为了医学研究、医疗诊断等目的产生(如人、动物等)肢体内部的高分辨率图像。根据电磁波谱的射频范围内能量的吸收和辐射而产生图像。 

典型情况下，通过将患者置于恒定磁场B₀中进行核磁共振成像。然后将射频激励脉冲(B₁场)发送到患者体内。激励脉冲使氢原子核的磁矩吸收能量。去除了激励脉冲后，原子核磁矩开始辐射其吸收的能量并按照恒定磁场B₀重新排列。在这个重新排列期间，原子核磁矩辐射的射频信号具有磁场的特征，以及原子核所在具体化学环境的特征。 

RF线圈既可以用于发送激励脉冲，又可以用于接收来自原子核的信号。作为替代，也可以使用一个线圈发送激励脉冲，而另一个分开的线圈接收来自原子核的信号。 

多单元射频谐振器设计对体表附近的解剖结构提供了优良灵敏 度，并且具有并行成像应用的实用程序。多单元射频谐振器设计的一种类型称为二维梯形网络谐振器。已经表明，二维梯形网络谐振器的一般问题与具有适当边界条件的机械膜振动的问题密切相关。通过写出所关注结构网格上基尔霍夫电压方程的递归关系，最容易解决这个问题。特征值的频散关系产生频谱，而特征函数表示网格电流幅度。根据特征函数直接了当地计算B₁图。 

授予Meyer等人的美国专利5,515,855和5,682,893提供了低通二维梯形网络的实例。低通二维梯形网络提供了圆周极化磁谐振成像应用的双重退化均匀模式。在文章“Two Dimensional Ladder NetworkResonators，”Ballon et.Al.，Journal of Magnetic Resonance，Series A111，23-28(1994)和“A3×3 Mesh Two Dimensional Ladder NetworkResonator for MRI of the Human Head，”Meyer et.Al.，Journal ofMagnetic Resonance，Series B 107，19-24(1995)中可以找到进一步的细节，其内容在此引用作为参考。 

低通结构的主要缺点之一在于，这些结构较高场强应用受到以下事实的限制：最均匀正常模式的特征值在频率中最低。 

发明内容

本发明提供了一种高通二维梯形网络谐振器。以其最基本的形式，所述高通二维梯形网络是感应耦合的谐振器的集合，其中每个单元都由矩形、圆形等形状(如钟形、梯形等)的、具有自感L的多个导电片表示，在沿着导电片的一个或多个点处由具有C值的电容器连接。 

所述网络的次最高特征值对应于正常模式，所述正常模式产生在谐振器平面之上具有良好的空间均匀性的B₁场。以感应耦合的二维谐振器阵列的强耦合“特征模式”限度，所述阵列产生的高频谐振模式能够用于产生传统积分B₁场，而以弱或零耦合限度则降低到适于并行成像应用的常见相控阵列。 

所述高通二维梯形网络谐振器结构的形状能够使所述结构能够 用于众多应用。MRI应用的形状包括毯形线圈、微线圈、躯体线圈、内线圈、包括动物线圈和头部线圈的圆柱线圈以及专用线圈，比如手部线圈、踝部线圈等。所述结构也可以用于凭证卡应用。 

无论连同还是独立于MRI应用，所述感应耦合的高通二维梯形网络谐振器阵列的结构都能够用于重构用于创建图像的全部基函数。所述阵列结构谐振模式(即特征函数)的集合形成了允许任何性能良好的函数在整个结构上近似的函数的完全集。这些函数可以描述为实际图像的傅立叶分量。重建图像的步骤包括在每种谐振模式以设定为对应于该谐振模式的特征函数的傅立叶系数大小的幅度激励所述阵列。记录阵列结构的振幅。阵列结构的振幅对应于所述傅立叶系数。使用所记录的振幅计算傅立叶变换，得出被创建的图像。如果同时(即并行地)或者以快速方式顺序地以全部谐振模式激励所述结构，所述阵列结构就能够用作成像设备。